In Korea, little attention has been paid to microbial perchloroethylene (PCE) and/or trichloroethylene (TCE) dechlorination activity and identification of microorganisms involved in PCE reductive dechlorination at a PCE-contaminated aquifer. We performed microcosm tests using the groundwater samples from 4 different contaminated sites (i.e. Changwon A, Changwon B, Bucheon and Yangsan) to assess PCE reductive dechlorination activity. We also adapted molecular techniques to screen what types of known reductive dechlorinators are present at the PCE-contaminated aquifers. In the Changwon A and Changwon B active microcosms where potential electron donors such as sodium propionate, sodium lactate, sodium butyrate, and sodium fumarate, were added, ethylene, an end-product of complete reductive dechlorination of PCE, was detected after a period of 90 days of incubation. In the Bucheon and Yangsan active microcosms, cis-1,2-dichloroethylene (c-DCE) was accumulated without the production of vinyl chloride (VC) and ethylene. Molecular techniques were used to evaluate the microbial community structures in the Changwon B and Yangsan aquifer. We found two sequence types that were closely related to a known PCE to ethylene dechlorinator, named uncultured bacterium clone DCE47, in the Changwon B site clone library. However, in the Yangsan site clone library, no sequence type was closely related to known PCE dechlorinators reported. It is plausible that microorganisms being capable of completely dechlorinating PCE to ethylene may be present in the Changwon B site aquifer. In this study we find that complete PCE reductive dechlorinators are present at some PCE-contaminated sites in Korea. In an engineering point of view this information makes it feasible to apply a biological reductive dechlorination process for remediating PCE- and/or TCE-contaminated aquifers in Korea.

본 연구는 사염화에틸렌(Perchloroethylene) 또는 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene)으로 오염된 국내 지하수 내에 국외에서 보고된 환원성 탈염소화 미생물의 존재 유무와 사염화에틸렌의 생물학적 탈염소화 활성도를 평가하였다. 마이크로코즘 테스트(microcosm tests)는 4개의 오염지역(창원 A, 창원 B, 부천 및 양산) 지하수와 다양한 전자공여체 (sodium lactate, sodium propionate, sodium butyrate, sodium fumarate)를 이용하여 수행하였다. 단일 전자공여체 와 창원 A 혹은 창원 B 지하수를 주입한 전 마이크로코즘에서 사염화에틸렌 완전 탈염소화 분해 시 발생하는 최종 산물인 에틸렌이 배양 90일 후에 검출되었고, 부천 혹은 양산 지역의 지하수를 주입한 마이크로코즘에서는 배양 90 일 후 시스-1,2-디클로로에틸렌(cis-1 ,2-Dichloroethylene)만이 검출되었고, 염화비닐(Vinyl chloride) 과 에틸렌은 검출되지 않았다. 완전 탈염소화 생분해가 확인된 창원 B 지역 지하수와 불완전 탈염소화 생분해가 확인된 양산 지역 지하수 내 미생물 군집을 비교하기 위해 분자생물학적 방법을 이용한 실험을 수행하였다. 창원 B 지역 지하수의 클론 라이브러리(Clone library)에서 사염화에틸렌 완전 탈염소화 미생물, uncultured bacterium clone DCE47과 매우 유사한 염기서열 클론이 확인되었다. 그러나 양산 지역의 클론 라이브러리에서는 기존의 염화에틸렌 탈염소화 미생물과 유사한 염기서열 클론이 확인되지 않았다. 본 연구 결과를 통하여 국내 일부 지역의 지하수 내에 사염화에틸렌을 완전 탈염소화하여 무해한 에틸렌으로 분해하는 미생물이 존재함을 확인하였고, 적절한 전자공여체를 공급하는 경우 그 분해 활성도가 증가함을 확인하였다. 이 결과는 사염화에틸렌 혹은 트리클로로에틸렌으로 오염된 국내 지하수를 경제적인 공법인 환원성 탈염소화 생물학적 공정으로 복원할 수 있는 기능성을 보여주는 중요한 지표라고 사료된다.

Keywords: Microbial PCE reductive dechlorination;Microcosm test;PCR;Microbial community analysis;

Keywords: PCE 환원성 탈염소화 생분해;마이크로코즘 실험;미생물 군집 분석;